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  1. Horizontal wind turbine

    How does it work ?

    Evolution over time of wind turbine size

    ENERCON E126 - The World's Largest Wind Turbine - La turbine mondiale la plus grosse - 1/01/2009

    This is the Enercon E-126, the first wind turbine with 6 MW rated power, rotor diameter: 126m (413ft), hub height: 135m (450ft). Two of these giant wind power units have been built for testing at an onshore location, Rysumer Nacken, near Emden, in the northwest of Germany.

    Here each WPU is expected to produce about 18 Mio kWh per year, enough for more than 4,500 homes.

    La machine Enercon E-126, la première éolienne d'une puissance de 6 MW. Diamètre du rotor: 126 m (413 ft), hauteur de la nacelle: 135m (450ft). Deux de ces unités éoliennes géantes ont été construits pour des essais en situation onshore, à Rysumer Nacken, proche de Emden, au nord ouesr de l'Allemagne.

    Il est attendu que chaque unité éolienne puisse produire 18 millions de kWh nets annuels, suffisant pour alimenter plus de 4500 maisons d'habitation.

     

    Principe de base d'une ferme éolienne offshore

    Une ferme éolienne comprend en général 100 à 120 éoliennes. Elles sont reliées électriquement par des câbles sous-marins enterrés jusqu'à un poste de transformation.

    Le fonctionnement d'un parc éolien offshore
    Source © IDÉ

     

    Puissance massique - coût de construction
    Specific power - construction cost

     

    Facteurs pondérateurs de calcul du coût

    Pour l'éolienne actuelle la plus puissance du marché, le poids de l'éolienne est de 1500 T pour 6 MW.

    Facteur de consommation de matière MDP

    Le coefficient MDP, l'inverse de la puissance massique, est donc égal à:

    MDP = 1500 /6 = 250 T/MW

    Le facteur de capacité

    Le facteur de capacité d'une éolienne sur un site correspond à sa production annuelle divisée par la production théorique maximale de cette éolienne si elle fonctionnait à sa puissance nominale (maximale) pendant l'ensemble des 8 766 heures (365,25 x 24) que compte une année. Ce facteur est compris entre 20 et 30% mais il peut atteindre 45% pour une éolienne offshore. Nous choisissons 30 et 35% respectivement comme facteur de capacité d'une éolienne onshore et offshore.

    Facteur pondérateur de la durée de vie

    Le nombre d'heures productives de l'éolienne est calculé sur 20 ans, tandis qu'il est calculé sur 40 ans pour une centrale nucléaire (60 ans sans doute pour le futur EPR).

    Facteur pondérateur de l'amortissement : l'emprunt à 5.5% conduit à un différentiel sur le coût du KWh du fait d'une durée d'amortissement différente (15 ans pour l'éolien, 25 ans pour le nucléaire).

    Facteur pondérateur matière et ingéniérie

    Par rapport à une centrale nucléaire, on considérera que le coût moyen matière et ingéniérie de l'éolienne est dans le rapport suivant:

    Coût matière et ingéniérie éolien = Coût matière et ingéniérie nucléaire x ( 13 /30)

     

    Comparaison du coût de revient du MWh produit par une éolienne ou une centrale nucléaire

    Factor
    Unit

    Offshore
    wind turbine

    Onshore
    wind turbine

         EPR Nuclear    
    Power Plant

      MDP = 1 / (Specific Power)   T/MW 250 125 110
      Capacity factor % 35 30 95
      Yearly producing hours  hours/year 3066 2628 8322
      Mean life duration year 20 20 40
      Amortization period year 15 15

     25

      Multiplying ratio relating to
      cost of borrowings 

    -
    2,282
    2,282
    3,955
      Material and engineering factor
    -
    13
    13
    30

      Construction cost factor:
      Wind turbine/EPR nuclear plant  

    - 3,08
    1,80
     -

      Construction cost

     € / MWh
    120 (x3,1)
    70 (x1,8)  39
      Maintenance cost € / MWh 30
    18

      Producer's selling price

    € / MWh
    165
    96  
      Distributor's selling price € / MWh 218
    127

      Multiplicative factor /
      current mean selling price

    -
    2
    1,16  

    Le coût du MWh lié à la construction d'une centrale nucléaire est estimé à 39 €/MWH (fourchette haute de l'EPR). Le coût de construction du MWh éolien est égal à 120 €/MWh.

    Dans le cas d'une éolienne offshore qui a le meilleur facteur de capacité, le prix de vente final est d'environ 2 fois le prix moyen actuel du kWh (11 c€/kWh).

    Pour l'éolien onshore, le prix de vente final est environ 1,2 fois le prix actuel moyen du kWh pour des éoliennes moyennement ventées (2600 à 2700 heures productives par an).